III - GIẢM PHÂN

1. Những diễn biến cơ bản của giảm phân

Giảm phân là hình thức phân bào diễn ra ở tế bào sinh dục chín, gồm 2 lần phân bào liên tiếp, nhưng nhiễm sắc thể chỉ nhân đôi có một lần ở kì trung gian trước lần phân bào I (giảm phân I). Lần phân bào II (giảm phân II) diễn ra sau một kì trung gian rất ngắn (hình 12).

a) Giảm phân I

Lần phân bào I của giảm phân có những diễn biến cơ bản sau đây:

Ở kì đầu, các nhiễm sắc thể kép xoắn, co ngắn, đính vào màng nhân sắp xếp định hướng. Sau đó diễn ra sự tiếp hợp cặp đôi của các nhiễm sắc thể kép tương đồng suốt theo chiều dọc và có thể diễn ra sự trao đổi chéo giữa các nhiễm sắc tử không phải là chị em. Sự trao đổi những đoạn tương ứng trong cặp tương đồng đưa đến sự hoán vị của các gen tương ứng, do đó tạo ra sự tái tổ hợp của các gen không tương ứng. Tiếp theo là sự tách rời các nhiễm sắc thể trong cặp tương đồng và tách khỏi màng nhân.

Đến kì giữa, từng cặp nhiễm sắc thể kép tương đồng tập trung và xếp song song ở mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào.

Ở kì sau, các cặp nhiễm sắc thể kép tương đồng phân li độc lập về hai cực tế bào.

Tiếp đến kì cuối, hai nhân mới được tạo thành đều chứa bộ đơn bội kép (n nhiễm sắc thể kép), nghĩa là có số lượng bằng một nửa của tế bào mẹ. Sự phân chia tế bào chất diễn ra hình thành hai tế bào con tuy đều chứa bộ n nhiễm sắc thể kép, nhưng lại khác nhau về nguồn gốc, thậm chí cả cấu trúc (nếu sự trao đổi chéo xảy ra).

Sau kì cuối giảm phân I là kì trung gian diễn ra rất nhanh, trong kì này không xảy ra sao chép ADN và nhân đôi nhiễm sắc thể.

b) Giảm phân II

Tiếp ngay sau kì trung gian là giảm phân II diễn ra nhanh chóng hơn nhiều so với lần I, cũng trải qua 4 kì. Ở kì đầu thấy rõ số lượng nhiễm sắc thể kép đơn bội. Đến kì giữa, nhiễm sắc thể kép xếp thành một hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào. Mỗi nhiễm sắc thể kép gắn với một sợi tách biệt của thoi phân bào. Thông thường, các nhiễm sắc tử chị em hay sợi crômatit đã tách nhau một phần. Tiếp đến kì sau, sự phân chia ở tâm động đã tách hoàn toàn hai nhiễm sắc tử chị em và mỗi chiếc đi về một cực của tế bào. Kết thúc là kì cuối, các nhân mới được tạo thành đều chứa bộ n nhiễm sắc thể đơn và sự phân chia tế bào chất được hoàn thành, tạo ra các tế bào con.

Sự tan biến và tái hiện của màng nhân, sự hình thành và mất đi của thoi phân bào ở hai lần phân bào của giảm phân cũng diễn ra như ở nguyên phân.

Kết quả của quá trình giảm phân là từ một tế bào mẹ có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n) qua hai lần phân bào liên tiếp tạo ra 4 tế bào con đều mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n), như vậy số lượng nhiễm sắc thể đã giảm đi một nửa.

2. Ý nghĩa của giảm phân

Nhờ có giảm phân, giao tử được tạo thành mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n) và qua thụ tinh, sự kết hợp giữa giao tử đực và cái, tạo nên hợp tử lưỡng bội (2n) trong thụ tinh. Như vậy, các quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh đã đảm bảo sự duy trì ổn định bộ nhiễm sắc thể đặc trưng của những loài sinh sản hữu tính qua các thế hệ cơ thể, nhờ đó thông tin di truyền được truyền đạt ổn định qua các đời, đảm bảo cho thế hệ sau mang những đặc điểm của thế hệ trước.

Sự phân li độc lập và trao đổi chéo đều của các cặp nhiễm sắc thể tương đồng trong giảm phân đã tạo ra nhiều loại giao tử khác nhau về nguồn gốc, cấu trúc nhiễm sắc thể cùng với sự kết hợp ngẫu nhiên của các loại giao tử qua thụ tinh đã tạo ra các hợp tử mang những tổ hợp nhiễm sắc thể khác nhau. Chính đây là cơ sở tế bào học để giải thích nguyên nhân tạo ra sự đa dạng về kiểu gen và kiểu hình đưa đến sự xuất hiện nguồn biến dị tổ hợp phong phú ở những loài sinh sản hữu tính. Loại biến dị này là nguồn nguyên liệu dồi dào cho quá trình tiến hoá và chọn giống. Như vậy, sinh sản hữu tính có nhiều ưu thế hơn so với sinh sản vô tính và thường được sử dụng để tạo ra các biến dị tổ hợp trong chọn giống.